随着航天任务的复杂化和空间设施的完备化,空间数据通信系统对数据处理的需求越来越高,因此CCSDS在常规在轨系统(COS)的基础上开发了高级在轨系统(AOS),以满足传送信息的复杂化和高速化,促进空间科学的共同发展。多路复用技术是AOS协议的关键技术之一。本文主要对两级多路复用技术进行研究,一方面对包复用过程的帧生成算法及其时延性能进行研究,另一方面对虚拟信道调度算法进行研究。具体内容主要有:首先,对第一级多路复用,即包复用模块进行分析。分析了高效率帧生成算法的平均包时延均值,并针对此算法中出现的在较长时间内没有足够多的包到达,导致包时延较大的情况,提出了用自适应帧生成算法解决,同时给出了在不同门限值下,该算法的平均包时延均值计算公式。仿真结果表明,自适应算法比高效率算法具有更小的平均包时延均值与方差。在实际应用中,可以根据系统的需要灵活地设置自适应算法的门限值,以获得所期望的包时延。然后,对第二级多路复用,即虚拟信道调度模块进行分析。在传统的虚拟信道调度算法基础上提出了一种新的AOS虚拟信道动态调度算法。该算法估算虚拟信道的紧迫度和数据帧的紧迫度,并使用加权系数将二者结合起来构造成一个新的虚拟信道传输紧迫度函数,再根据该函数进行判决调度。该算法可通过选择合适的加权系数灵活地分配传输时隙,保证各用户的传输时延要求,具有广泛的适用性。仿真结果表明,新算法比传统的动态优先级算法具有更好的性能。最后,将两级多路复用模块结合起来,选取合适的帧生成算法和虚拟信道调度算法,以满足空间信源用户高效有序的传输要求。对自适应帧生成算法和高效率帧生成算法的有效信息传送速率进行分析并给出理论公式,再分别将两种帧生成算法与虚拟信道调度算法结合组成两种方案,理论分析和仿真结果表明,在第一种方案下用户数据的包时延较低。